多功能打鈴系統

陳樂珠+李星活

摘 要 實現多功能打鈴系統的方法多種多樣，文章介紹的是利用單片機和DS12C778時鐘芯片實現多功能打鈴系統，它與其他普通打鈴系統不同的是該系統還有掉電保護、顯示當前溫度等多種功能，還可根據需要很方便的擴展其他它功能，在小型需要時鐘的設備中得到廣泛的應用。

關鍵詞 DS12C887；DS18B20；單片機

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0012-01

利用單片機和DS12C778時鐘芯片制作多功能打鈴系統，比其他的實現此系統有不可比擬的優勢，它在可移動性、方便靈活性、在線可調性、掉電可保護時間性及系統運行等都方面有很大的提高。本系統可以將系統時間作為實時的時間，同時通過按鍵可以在線更改鬧鐘時間等各種功能，使用起來十分方便，控制靈活，并具備成本低廉、連接方便、簡單易用、結構緊湊等優點，在小型需要時鐘的設備中得到廣泛的應用。

1 系統方案設計

1.1 掉電可保護方案

利用單片機的內部定時器實現多功能打鈴系統不可實現，利用普通的時鐘芯片的實用性和普及性比較欠缺，采用DS12C887時鐘芯片，具有掉電可保護，并且內部內置鋰電池，掉電可以使用內部鋰電池自動走10年以上，并且價格適中，所以采用DS12C887時鐘芯片是最具有性價比的。

1.2 控制器件選擇

在系統指標要求很高，非用DSP芯片不可，應盡量避免使用DSP。而單片機控制速度快，編程容易，使用方便。所以采用單片機作為本次系統的核心器件，實現控制與處理的功能。

2 系統硬件電路的分析與設計

2.1 DS12C887時鐘芯片

實時時鐘芯片DS12C887具備相當豐富的功能，在使用的時候，可以將IBM PC上的時鐘日歷芯片DS12887代替，另外，該芯片的管腳和MC146818B和DS12887相兼容。DS12C887的引腳排列如圖1所示。

圖1 DS12C887的引腳排列

對于芯片來說，每一塊芯片的工作模式一般有兩種以上，芯片的每種工作模式對應著不同的功能，因此在這里我們主要討論MOT管腳：模式選擇腳。從DA12C887時鐘芯片說明書可以查到，DA12C887時鐘芯片有兩種工作模式，即Motorola模式和Intel模式，本文選擇的是Intel模式。按照DS12C887電路連接的要求，進行接線，各個管腳根據DS12C887的芯片手冊連接如圖2所示。

圖2 DS12C887管腳連接圖

2.2 控制單元

AT89S52單片機是一種帶8K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。該器件與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造。在軟件編程過程中可以用51C語言來進行編寫，由于該芯片中組合了多功能8位CPU和閃爍存儲器，因此ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，受到很多嵌入式控制系統開發者的青睞，提供了一種靈活性高且價廉的方案。

2.3 DS18B20溫度傳感器

DALLAS公司的DS18B20單總線數字傳感器工作溫度范圍是-55℃～125℃，在-30℃～85℃范圍內溫度測量精度為±0.5℃；具有溫度報警功能，采用DALLAS公司特有的單總線通信協議，只用一條數據線就可實現與MCU的通信。

DS18B20數字溫度傳感器提供9位（二進制）溫度讀數，指示器件溫度，所以無需A/D轉換。信息經過單線接口送入DS18B20 或從DS18B20送出。從而大大簡化了傳感器與微處理器的接口電路。

DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。

2.4 1602字符型LCD

字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。

3 系統軟件電路的分析與設計

采用單片機內部定義變量用軟件實現鬧鐘時間的實現。經過對此功能的分析，發現要定義至少24個變量，如果一個一個定義，即浪費存儲器空間，操作又不方便。經過多次的實驗，最后選擇了定義一個鬧鐘時間的結構體，當需要查詢鬧鐘時間時，就直接去結構體中查詢，當需要在線更改鬧鐘時間時，就訪問這個結構體，對結構體的變量進行更改，實現鬧鐘時間的在線更改。

此方案具有實現穩定，可靠，簡單等優點，缺點是掉電不保護，當板子掉電重啟后，鬧鐘時間又為定義的初始變量。

該系統的控制軟件主要可以分為DS12C887時鐘芯片控制、DS18B20溫度讀取、1602液晶顯示三個個大的部分，其中具體有單片機初始化程序、中斷服務程序、DS18B20接口程序、DS12C887時鐘芯片控制程序、1602顯示程序等模塊。

4 結論

本文利用單片機作為核心器件，并利用DS12C887及DS18B20設計的多功能打鈴系統，主要功能有：在正常情況下能顯示時鐘：用LED顯示器顯示年份、月份、日期、星期及時、分、秒等信息；能自動修正時間：可通過按鍵修改上述年、月、日、時、分、秒等數據；具有定時功能：可通過按鍵輸入需要定時的時間，定時時間到了后能發出聲光信號或響鈴；可以任意設定一天的打鈴時間：設置好每節課的打鈴時間，課間的休息時間及中飯、晚飯等時間間隔值（每天最好按上午四節課，下午四節課）。與普通的打鈴系統的不同在于該系統具備掉電保護功能，使更換電池時不用重新設置日期和時間；并能顯示當前溫度。更適合人們日常生活的使用。

參考文獻

[1]彭介華.電子技術課程設計指導[M].北京：高等教育出版社，2000：1-245.

[2]沈紅衛.單片機應用系統設計實例[M].北京：航空航天出版社，1999：41-62.

[3]黃智偉，朱榮輝，朱衛華.無線數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（09）.

[4]周文舉.基于單片機紅外無線通信的抄表系統[J].南華大學學報（自然科學版）， 2006（05）.

[5]黃智偉，朱榮輝，朱衛華.無線數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（09）.

作者簡介

陳樂珠（1986-），女，助教，碩士，畢業于桂林電子科技大學測試計量技術及儀器專業，汕尾職業技術學院電子信息系教師，研究方向：信號處理與信息集成系。

李星活（1956-），男，黑龍江省牡丹江人，副教授，廣東汕尾職業技術學院電子信息系副主任，研究方向：電子產品生產工藝與管理、應用電子技術教學與研究。endprint

摘 要 實現多功能打鈴系統的方法多種多樣，文章介紹的是利用單片機和DS12C778時鐘芯片實現多功能打鈴系統，它與其他普通打鈴系統不同的是該系統還有掉電保護、顯示當前溫度等多種功能，還可根據需要很方便的擴展其他它功能，在小型需要時鐘的設備中得到廣泛的應用。

關鍵詞 DS12C887；DS18B20；單片機

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0012-01

利用單片機和DS12C778時鐘芯片制作多功能打鈴系統，比其他的實現此系統有不可比擬的優勢，它在可移動性、方便靈活性、在線可調性、掉電可保護時間性及系統運行等都方面有很大的提高。本系統可以將系統時間作為實時的時間，同時通過按鍵可以在線更改鬧鐘時間等各種功能，使用起來十分方便，控制靈活，并具備成本低廉、連接方便、簡單易用、結構緊湊等優點，在小型需要時鐘的設備中得到廣泛的應用。

1 系統方案設計

1.1 掉電可保護方案

利用單片機的內部定時器實現多功能打鈴系統不可實現，利用普通的時鐘芯片的實用性和普及性比較欠缺，采用DS12C887時鐘芯片，具有掉電可保護，并且內部內置鋰電池，掉電可以使用內部鋰電池自動走10年以上，并且價格適中，所以采用DS12C887時鐘芯片是最具有性價比的。

1.2 控制器件選擇

在系統指標要求很高，非用DSP芯片不可，應盡量避免使用DSP。而單片機控制速度快，編程容易，使用方便。所以采用單片機作為本次系統的核心器件，實現控制與處理的功能。

2 系統硬件電路的分析與設計

2.1 DS12C887時鐘芯片

實時時鐘芯片DS12C887具備相當豐富的功能，在使用的時候，可以將IBM PC上的時鐘日歷芯片DS12887代替，另外，該芯片的管腳和MC146818B和DS12887相兼容。DS12C887的引腳排列如圖1所示。

圖1 DS12C887的引腳排列

對于芯片來說，每一塊芯片的工作模式一般有兩種以上，芯片的每種工作模式對應著不同的功能，因此在這里我們主要討論MOT管腳：模式選擇腳。從DA12C887時鐘芯片說明書可以查到，DA12C887時鐘芯片有兩種工作模式，即Motorola模式和Intel模式，本文選擇的是Intel模式。按照DS12C887電路連接的要求，進行接線，各個管腳根據DS12C887的芯片手冊連接如圖2所示。

圖2 DS12C887管腳連接圖

2.2 控制單元

AT89S52單片機是一種帶8K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。該器件與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造。在軟件編程過程中可以用51C語言來進行編寫，由于該芯片中組合了多功能8位CPU和閃爍存儲器，因此ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，受到很多嵌入式控制系統開發者的青睞，提供了一種靈活性高且價廉的方案。

2.3 DS18B20溫度傳感器

DALLAS公司的DS18B20單總線數字傳感器工作溫度范圍是-55℃～125℃，在-30℃～85℃范圍內溫度測量精度為±0.5℃；具有溫度報警功能，采用DALLAS公司特有的單總線通信協議，只用一條數據線就可實現與MCU的通信。

DS18B20數字溫度傳感器提供9位（二進制）溫度讀數，指示器件溫度，所以無需A/D轉換。信息經過單線接口送入DS18B20 或從DS18B20送出。從而大大簡化了傳感器與微處理器的接口電路。

DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。

2.4 1602字符型LCD

字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。

3 系統軟件電路的分析與設計

采用單片機內部定義變量用軟件實現鬧鐘時間的實現。經過對此功能的分析，發現要定義至少24個變量，如果一個一個定義，即浪費存儲器空間，操作又不方便。經過多次的實驗，最后選擇了定義一個鬧鐘時間的結構體，當需要查詢鬧鐘時間時，就直接去結構體中查詢，當需要在線更改鬧鐘時間時，就訪問這個結構體，對結構體的變量進行更改，實現鬧鐘時間的在線更改。

此方案具有實現穩定，可靠，簡單等優點，缺點是掉電不保護，當板子掉電重啟后，鬧鐘時間又為定義的初始變量。

該系統的控制軟件主要可以分為DS12C887時鐘芯片控制、DS18B20溫度讀取、1602液晶顯示三個個大的部分，其中具體有單片機初始化程序、中斷服務程序、DS18B20接口程序、DS12C887時鐘芯片控制程序、1602顯示程序等模塊。

4 結論

本文利用單片機作為核心器件，并利用DS12C887及DS18B20設計的多功能打鈴系統，主要功能有：在正常情況下能顯示時鐘：用LED顯示器顯示年份、月份、日期、星期及時、分、秒等信息；能自動修正時間：可通過按鍵修改上述年、月、日、時、分、秒等數據；具有定時功能：可通過按鍵輸入需要定時的時間，定時時間到了后能發出聲光信號或響鈴；可以任意設定一天的打鈴時間：設置好每節課的打鈴時間，課間的休息時間及中飯、晚飯等時間間隔值（每天最好按上午四節課，下午四節課）。與普通的打鈴系統的不同在于該系統具備掉電保護功能，使更換電池時不用重新設置日期和時間；并能顯示當前溫度。更適合人們日常生活的使用。

參考文獻

[1]彭介華.電子技術課程設計指導[M].北京：高等教育出版社，2000：1-245.

[2]沈紅衛.單片機應用系統設計實例[M].北京：航空航天出版社，1999：41-62.

[3]黃智偉，朱榮輝，朱衛華.無線數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（09）.

[4]周文舉.基于單片機紅外無線通信的抄表系統[J].南華大學學報（自然科學版）， 2006（05）.

[5]黃智偉，朱榮輝，朱衛華.無線數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（09）.

作者簡介

陳樂珠（1986-），女，助教，碩士，畢業于桂林電子科技大學測試計量技術及儀器專業，汕尾職業技術學院電子信息系教師，研究方向：信號處理與信息集成系。

李星活（1956-），男，黑龍江省牡丹江人，副教授，廣東汕尾職業技術學院電子信息系副主任，研究方向：電子產品生產工藝與管理、應用電子技術教學與研究。endprint

摘 要 實現多功能打鈴系統的方法多種多樣，文章介紹的是利用單片機和DS12C778時鐘芯片實現多功能打鈴系統，它與其他普通打鈴系統不同的是該系統還有掉電保護、顯示當前溫度等多種功能，還可根據需要很方便的擴展其他它功能，在小型需要時鐘的設備中得到廣泛的應用。

關鍵詞 DS12C887；DS18B20；單片機

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0012-01

利用單片機和DS12C778時鐘芯片制作多功能打鈴系統，比其他的實現此系統有不可比擬的優勢，它在可移動性、方便靈活性、在線可調性、掉電可保護時間性及系統運行等都方面有很大的提高。本系統可以將系統時間作為實時的時間，同時通過按鍵可以在線更改鬧鐘時間等各種功能，使用起來十分方便，控制靈活，并具備成本低廉、連接方便、簡單易用、結構緊湊等優點，在小型需要時鐘的設備中得到廣泛的應用。

1 系統方案設計

1.1 掉電可保護方案

利用單片機的內部定時器實現多功能打鈴系統不可實現，利用普通的時鐘芯片的實用性和普及性比較欠缺，采用DS12C887時鐘芯片，具有掉電可保護，并且內部內置鋰電池，掉電可以使用內部鋰電池自動走10年以上，并且價格適中，所以采用DS12C887時鐘芯片是最具有性價比的。

1.2 控制器件選擇

在系統指標要求很高，非用DSP芯片不可，應盡量避免使用DSP。而單片機控制速度快，編程容易，使用方便。所以采用單片機作為本次系統的核心器件，實現控制與處理的功能。

2 系統硬件電路的分析與設計

2.1 DS12C887時鐘芯片

實時時鐘芯片DS12C887具備相當豐富的功能，在使用的時候，可以將IBM PC上的時鐘日歷芯片DS12887代替，另外，該芯片的管腳和MC146818B和DS12887相兼容。DS12C887的引腳排列如圖1所示。

圖1 DS12C887的引腳排列

對于芯片來說，每一塊芯片的工作模式一般有兩種以上，芯片的每種工作模式對應著不同的功能，因此在這里我們主要討論MOT管腳：模式選擇腳。從DA12C887時鐘芯片說明書可以查到，DA12C887時鐘芯片有兩種工作模式，即Motorola模式和Intel模式，本文選擇的是Intel模式。按照DS12C887電路連接的要求，進行接線，各個管腳根據DS12C887的芯片手冊連接如圖2所示。

圖2 DS12C887管腳連接圖

2.2 控制單元

AT89S52單片機是一種帶8K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。該器件與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造。在軟件編程過程中可以用51C語言來進行編寫，由于該芯片中組合了多功能8位CPU和閃爍存儲器，因此ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，受到很多嵌入式控制系統開發者的青睞，提供了一種靈活性高且價廉的方案。

2.3 DS18B20溫度傳感器

DALLAS公司的DS18B20單總線數字傳感器工作溫度范圍是-55℃～125℃，在-30℃～85℃范圍內溫度測量精度為±0.5℃；具有溫度報警功能，采用DALLAS公司特有的單總線通信協議，只用一條數據線就可實現與MCU的通信。

DS18B20數字溫度傳感器提供9位（二進制）溫度讀數，指示器件溫度，所以無需A/D轉換。信息經過單線接口送入DS18B20 或從DS18B20送出。從而大大簡化了傳感器與微處理器的接口電路。

DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。

2.4 1602字符型LCD

字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。

3 系統軟件電路的分析與設計

采用單片機內部定義變量用軟件實現鬧鐘時間的實現。經過對此功能的分析，發現要定義至少24個變量，如果一個一個定義，即浪費存儲器空間，操作又不方便。經過多次的實驗，最后選擇了定義一個鬧鐘時間的結構體，當需要查詢鬧鐘時間時，就直接去結構體中查詢，當需要在線更改鬧鐘時間時，就訪問這個結構體，對結構體的變量進行更改，實現鬧鐘時間的在線更改。

此方案具有實現穩定，可靠，簡單等優點，缺點是掉電不保護，當板子掉電重啟后，鬧鐘時間又為定義的初始變量。

該系統的控制軟件主要可以分為DS12C887時鐘芯片控制、DS18B20溫度讀取、1602液晶顯示三個個大的部分，其中具體有單片機初始化程序、中斷服務程序、DS18B20接口程序、DS12C887時鐘芯片控制程序、1602顯示程序等模塊。

4 結論

本文利用單片機作為核心器件，并利用DS12C887及DS18B20設計的多功能打鈴系統，主要功能有：在正常情況下能顯示時鐘：用LED顯示器顯示年份、月份、日期、星期及時、分、秒等信息；能自動修正時間：可通過按鍵修改上述年、月、日、時、分、秒等數據；具有定時功能：可通過按鍵輸入需要定時的時間，定時時間到了后能發出聲光信號或響鈴；可以任意設定一天的打鈴時間：設置好每節課的打鈴時間，課間的休息時間及中飯、晚飯等時間間隔值（每天最好按上午四節課，下午四節課）。與普通的打鈴系統的不同在于該系統具備掉電保護功能，使更換電池時不用重新設置日期和時間；并能顯示當前溫度。更適合人們日常生活的使用。

參考文獻

[1]彭介華.電子技術課程設計指導[M].北京：高等教育出版社，2000：1-245.

[2]沈紅衛.單片機應用系統設計實例[M].北京：航空航天出版社，1999：41-62.

[3]黃智偉，朱榮輝，朱衛華.無線數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（09）.

[4]周文舉.基于單片機紅外無線通信的抄表系統[J].南華大學學報（自然科學版）， 2006（05）.

[5]黃智偉，朱榮輝，朱衛華.無線數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（09）.

作者簡介

陳樂珠（1986-），女，助教，碩士，畢業于桂林電子科技大學測試計量技術及儀器專業，汕尾職業技術學院電子信息系教師，研究方向：信號處理與信息集成系。

李星活（1956-），男，黑龍江省牡丹江人，副教授，廣東汕尾職業技術學院電子信息系副主任，研究方向：電子產品生產工藝與管理、應用電子技術教學與研究。endprint